本文提出一种基于表面等离子体共振(SPR)效应的光纤光栅温湿度传感器, 以光纤布拉格光栅(FBG)作为温敏器件, 并在光纤包层外镀40 nm厚的银纳米薄膜, 以聚乙烯醇(PVA)作为湿敏薄膜, 通过观测共振峰的偏移以及光纤光栅中心反射波长的偏移来实现对周围环境温湿度变化的监测。实验结果表明, 该传感器在温度20℃～70℃范围内, 灵敏度达到0.020 3nm/℃; 在相对湿度30%RH～80%RH范围内, 平均灵敏度达到-0.99nm/%RH。该传感器稳定性好, 交叉敏感性弱, 可在多场景中广泛应用。

金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应能够对特定波长入射光的吸收或者散射增强, 正因为其独特的光学性质, 金属纳米颗粒被尝试应用于荧光太阳集光器。本文利用全无机钙钛矿CsPbBr3量子点、Au纳米颗粒和硫醇-烯聚合物制备荧光太阳集光器。研究发现, 掺杂适量Au纳米颗粒可以通过表面等离子体共振效应提高全无机钙钛矿CsPbBr3量子点荧光太阳集光器的外量子效率。当Au纳米颗粒的掺杂浓度为2.0×10-6时, 荧光太阳集光器的外量子效率为12.3%, 相比未掺杂Au纳米颗粒的荧光太阳集光器的外量子效率提升了78.2%。进一步提高Au纳米颗粒的掺杂浓度, 荧光太阳集光器的外量子效率下降。荧光发射谱和荧光寿命谱测试结果显示, 当Au纳米颗粒的掺杂浓度超过2.0×10-6时, 过高的Au纳米颗粒掺杂浓度导致CsPbBr3量子点与Au纳米颗粒之间发生非辐射能量转移, 荧光太阳集光器荧光量子产率(ηPL,LSC)下降导致了外量子效率下降。

基于柱面透镜修正Otto结构产生的表面等离子体共振(SPR)效应,提出一种测量金属薄膜厚度的方法。该方法无需用s偏振光提取背景光强,可直接利用在p偏振光入射条件下得到的单幅SPR吸收图像拟合背景光强,进而得到竖直方向上的归一化反射率曲线。从而建立光学薄膜模型并拟合了反射率曲线,反演出待测金属薄膜的厚度参数。实验对一个纳米级厚度的Au膜样品进行测量,测量结果表明,Au膜的平均厚度与商用光谱椭偏仪的测量结果之差为0.1 nm,验证了该方法的有效性。

肿瘤标志物在人类医学及恶性肿瘤的早期诊断、治疗监测及预后评估方面具有重要作用。目前血清肿瘤标志物的检测方法主要有放射免疫法(RIA)，酶联免疫吸附法(ELISA)及化学发光免疫法(CLEIA)等，这些方法各自存在放射性污染、操作繁琐、检测时间长、价格昂贵等缺点，限制了血清肿瘤标志物在临床医学及肿瘤检测中的应用。新近出现的基于局域表面等离子体共振效应(LSPR)的传感器因在生物医学检测领域极具优势而成为研究热点。基于局域表面等离子体共振效应的生物传感器，利用贵金属纳米结构对周围介质环境变化敏感的基本原理，可将生物分子吸附引发的金属纳米颗粒外界介质折射率的改变转化为可测量的LSPR峰值吸收波长有规律的移动以实现对传感器表面样品的检测，具备检测灵敏度高、特异性好、免标记、设备便携、成本低的优点，具备临床检测潜力。但到目前为止，利用此传感器检测与疾病及肿瘤相关的肿瘤标志物的类似研究报道较少。在本文中，我们针对LSPR生物传感器的传感原理、国内外的研究进展以及我们在此方面的主要研究成果进行了综述。

提出了一种基于椭偏成像光路和表面等离子体共振效应的金属薄膜参数测量方法，在椭偏成像光路中采用p偏振光在金属薄膜与空气界面产生表面等离子体共振效应，利用不产生表面等离子体共振效应的s偏振光消除背景光的影响，得到表面等离子体共振吸收环垂直方向的归一化反射率曲线，数值拟合获得待测金属薄膜的薄膜参数，这种方法不需要求解椭偏方程，数据处理过程简单，求解速度快。实验中，基于该方法的测量结果与标准椭偏仪的测量结果基本一致，很好地验证了该方法的有效性。

精确测量大气的折射率起伏,对于研究大气的光学性质及其在环境监测中的应用有着重要的意义.建立了用近场光学方法测量大气折射率起伏的模型:采用全内反射方法激发金属的表面等离子共振,在金属-空气-金属组成的平面波导中形成振荡的导模,选取衰减全反射曲线中变化最快的一点的角度作为入射光的角度,测量相应的反射光光强的变化,就可以得到相应空气的折射率的变化.初步数值模拟了该模型的测量精度,折射率变化的精度可以达到百万分之五.